JP2011038823A - 放射性ガスモニタ - Google Patents

Abstract

【課題】 原子力プラントの排気中の放射能濃度を測定する放射性ガスモニタにおいて、プラント電源系統の瞬時停電後の電源復帰で、電磁弁からポンの検出部を含む系統に負圧隔離箇所を発生させないことで、試料ガスの流れに大きな擾乱を発生させないことを目的とする。
【解決手段】 本発明の放射性ガスモニタは、排気筒１から放射能濃度を測定する測定部４に吸入される試料ガスを開閉するサンプリング電磁弁２２が、励磁電源がオフのとき開、オンのとき閉となるものを使用し、放射性ガスモニタの主電源がオフのときサンプリング電磁弁２２の励磁電源がオフとなるように制御する制御部３を備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、原子炉施設等の最終放出端の排気筒から放出される気体状放射性物質の放射能濃度を測定する放射性ガスモニタに関する。

放射性ガスモニタの測定対象とする放射能レベルは、通常時のバックグラウンドレベルから事故を想定した高濃度レベルまで広い測定範囲をカバーする。放射性ガスモニタは、排気筒の排ガスをサンプリングし、試料ガス中の気体状放射性物質から放出される放射線を検出部で検出し、計測することにより放射能濃度が求められ、ポンプで試料ガスを排気筒から吸入し、排気筒へ排出する構成である。また、バックグラウンド放射線の影響を除くため、フィルタ等で浄化された空気で検出部をパージしてバックグラウンドを測定することとしており、試料ガスとパージの流路切換は、電磁弁による流路切換が一般的になってきている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１５３９５６号公報（第３頁、第１図）

従来装置では、電磁弁を用いたことにより、プラント電源系統の瞬時停電後の電源復帰において、電源喪失で電磁弁が閉となって電磁弁からポンプまでの検出部を含む系統が運転時の負圧状態で隔離され、電源復帰で隔離された系統が開放されて運転を再開したタイミングで、残留負圧に起因した過渡流量がポンプ能力に加算して大きな流量が発生し、それにより流量指示がハンチングして流量低警報でポンプがトリップすることがあるという問題があった。
この発明は、プラント電源系統の瞬時停電後の電源復帰において、電磁弁からポンプまでの検出部を含む系統に負圧隔離箇所を発生させないことで、試料ガスの流れに大きな擾乱を発生させないことを目的とする。

この発明に係る放射性ガスモニタは、排気筒から検出部に吸入される試料ガスを開閉する電磁弁が、励磁電源がオフのとき開、オンのとき閉となるものを使用し、放射性ガスモニタの主電源がオフのとき電磁弁の励磁電源がオフとなるように制御する制御部を備える。

この発明は、プラント電源系統の瞬時停電後の電源復帰において、電磁弁からポンプまでの検出部を含む系統に負圧隔離箇所を発生させないことで、試料ガスの流れに大きな擾乱を発生させないため、サンプリング継続という観点で信頼性の高い装置を提供できる。

この発明に係る実施の形態１の放射性ガスモニタの構成を示す図である。 この発明に係る実施の形態１の電磁弁開閉のタイミングを示す図である。 この発明に係る実施の形態１の制御部の論理回路を示す図である。 この発明に係る実施の形態２の制御部の論理回路を示す図である。 この発明に係る実施の形態２の電磁弁開閉のタイミングを示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における放射性ガスモニタの構成を示すものであり、図２は、実施の形態１における電磁弁開閉のタイミングを示すものであり、図３は、実施の形態１における制御部の論理回路を示すものである。図１において、排気筒１は原子炉施設等の最終放出端、２は排気筒１から試料ガスをサンプリングするサンプリング部、３はサンプリング部２を制御する制御部、４は試料ガス中の気体状放射性物質から放出される放射線から放射能濃度を測定する測定部、２２はサンプリング部２から試料ガスを選択導入するサンプリング電磁弁、２３はパージフィルタ、２４はパージのために周辺空気を選択導入するパージ電磁弁、２５は流量計、２６は圧力計、フィルタ系統２１ａはフィルタ入口弁２１１ａ、試料ガスフィルタ２１２ａ、フィルタ出口弁２１３ａを備え、フィルタ系統２１ｂはフィルタ入口弁２１１ｂ、試料ガスフィルタ２１２ｂ、フィルタ出口弁２１３ｂを備え、ポンプ系統２７ａはポンプ入口弁２７１ａ、ポンプ２７２ａ、ポンプ出口弁２７３ａを備え、ポンプ系統２７ｂはポンプ入口弁２７１ｂ、ポンプ２７２ｂ、ポンプ出口弁２７３ｂを備える。図１で、弁の開閉状態は、黒塗りつぶしが閉、白抜きが開を表す。
サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフのとき開、励磁電源がオンのとき閉となるもの、パージ電磁弁２４は、励磁電源がオフのとき閉、励磁電源がオンのとき開となるものを使用する。励磁電源のオンとオフは、制御部３の論理回路により決定されている。論理回路の出力が「１」のとき励磁電源はオン、論理回路の出力が「０」のとき励磁電源はオフとなる。

放射性ガスモニタの主電源は、主電源投入でプラント電源系統に接続され、プラント電源系統に瞬時停電が発生した場合、追従して瞬時停電する。
サンプリング部２において、排気筒１からサンプリングされた試料ガスは、並列に設けられた２つのフィルタ系統２１ａ又は２１ｂのいずれかを通してサンプリング電磁弁２２に導入され、周辺空気は、パージフィルタ２３を通してパージ電磁弁２４に導入され、制御部３でサンプリング電磁弁２２とパージ電磁弁２４を切換制御する。サンプリング電磁弁２２の出口とパージ電磁弁２４の出口は接続合流され、流量計２５で試料ガス（又は吸入された周辺空気）の流量が測定され、圧力計２６で試料ガス（又は吸入された周辺空気）の圧力が測定され、測定部４で試料ガス（又は吸入された周辺空気）の放射能濃度が測定され、測定部４から排出された試料ガスはポンプ系統２７ａ又は２７ｂのいずれかに導入されて排気筒１に戻される。

サンプリング時のフィルタ取替は、圧力計２６で圧力を測定して取替基準になったら、使用していないフィルタ系統の入口弁と出口弁を閉から開にし、次に、使用してきたフィルタ系統の入口弁と出口弁を開から閉にしてフィルタを取り替えるという手順で行う。取替基準を設けて運用する代わりに定期的にフィルタ取替を行う運用としても良い。
流量計２５は、流量が所定の値を下回って所定の時間継続したら流量低警報を発信するようにすることにより、小さい脈動で誤動作するのを防止する。流量低警報が発信したら、ポンプがトリップしたとして、運転中のポンプから停止中のポンプに切り換える。制御部３は、ポンプ毎に流量低警報を自己保持し、リセットすることにより待機状態に移行し、待機状態のポンプへのみ自動切換が可能とする。

次に動作について、図２にそって、図３の論理回路の動きを説明する。
初期状態の場合、放射性ガスモニタの主電源が投入されていないので、主電源投入が「０」、ポンプ停止中なので、ポンプ２７２ａ及び２７２ｂ起動が「０」、サンプリング選択が「１」、パージ選択が「０」となるため、サンプリング電磁弁の励磁電源及びパージ電磁弁の励磁電源の直前のＡＮＤ回路の出力が「０」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフで開、パージ電磁弁２４は、励磁電源がオフで閉となる。
放射性ガスモニタの主電源投入時の場合、主電源投入が「１」となり、ポンプのＯＲ回路の出力「０」とサンプリング選択「１」でＡＮＤ回路の出力が「０」となり、サンプリング選択のＡＮＤ回路の出力「０」がＮＯＴ回路で「１」となり、主電源投入「１」とＮＯＴ回路の出力「１」でＡＮＤ回路の出力が「１」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオンで閉となる。

サンプリング時の場合、ポンプ運転開始でサンプリングを開始するので、ポンプ２７２ａ又は２７２ｂ起動が「１」となり起動状態が回路に自己保持され、ポンプのＯＲ回路の出力が「１」となり、ポンプのＯＲ回路の出力「１」とサンプリング選択「１」でＡＮＤ回路の出力が「１」となり、サンプリング選択のＡＮＤ回路の出力「１」がＮＯＴ回路で「０」となり、主電源投入「１」とＮＯＴ回路の出力「０」でＡＮＤ回路の出力が「０」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフで開となる。
パージ選択時の場合、サンプリング選択が「０」でパージ選択が「１」となり、ポンプのＯＲ回路の出力「１」とサンプリング選択「０」でＡＮＤ回路の出力が「０」となり、サンプリング選択のＡＮＤ回路の出力「０」がＮＯＴ回路で「１」となり、主電源投入「１」とＮＯＴ回路の出力「１」でＡＮＤ回路の出力が「１」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオンで閉、ポンプのＯＲ回路の出力「１」とパージ選択「１」でＡＮＤ回路の出力が「１」となり、主電源投入「１」とパージ選択のＡＮＤ回路の出力「１」でＡＮＤ回路の出力が「１」となり、パージ電磁弁２４は、励磁電源がオンで開となる。

サンプリング時にプラント電源系統に瞬時停電があった場合、瞬時停電中は、主電源投入が「０」となり、サンプリング電磁弁の励磁電源の直前のＡＮＤ回路の出力が「０」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフで開となる。電源復帰時は、瞬時停電直前のサンプリング時と同様に論理回路が動作するので、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフで開となる。従って、サンプリング時は、瞬時停電直前、瞬時停電中、電源復帰時のいずれにおいても、サンプリング電磁弁２２が開の状態を継続する。
パージ選択時にプラント電源系統に瞬時停電があった場合、瞬時停電中は、主電源投入が「０」となり、サンプリング電磁弁の励磁電源及びパージ電磁弁の励磁電源の直前のＡＮＤ回路の出力が「０」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフで開、パージ電磁弁２４は、励磁電源がオフで閉となる。電源復帰時は、瞬時停電直前のパージ選択時と同様に論理回路が動作するので、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオンで閉、パージ電磁弁２４は、励磁電源がオンで開となる。

以上のように、実施の形態１では、サンプリング中にプラント電源系統に瞬時停電があった場合、瞬時停電直前、瞬時停電中、電源復帰時のいずれにおいても、サンプリング電磁弁２２が開の状態を継続し、電磁弁からポンプまでの測定部４を含む系統に負圧隔離箇所を発生させないことで、電源復帰時に試料ガスの流れに大きな擾乱を発生させないため、流量指示がハンチングして流量低警報が発信してポンプがトリップする問題が発生しなくなり、サンプリング継続という観点で信頼性の高い装置を提供できる。
また、サンプリング中は、電磁弁が励磁されない運用のため、自己発熱によるコイル絶縁低下あるいは飛来して電磁弁内に付着した付着物がコイル発熱の高温下で変質して粘性を持ち、電磁弁の動作不良に至る要因を本質的に排除することにより電磁弁の故障率を飛躍的に下げることができる。
また、サンプリング中に電磁弁が万一故障しても、サンプリング電磁弁２２が開の状態のため、サンプリングを継続できると共に、放射性気体廃棄物処理施設の破損、燃料集合体の落下等、一過性の事故に対しても確実に放出管理ができるので、サンプリング継続という観点で装置の信頼性を大幅に向上させる効果を奏する。

また、各電磁弁の上流にフィルタを設置することにより電磁弁を粒子状物質から保護でき、入口弁と出口弁を設けた試料ガスフィルタを２系統備え、圧力計で圧損増大を監視して運転中に試料ガスフィルタを交換できるようにしたので、一過性の事故に対してもフィルタ取替保守に起因する取りこぼしを無くして確実に放出放射能を測定できる。
また、入口弁、出口弁を設けたポンプを２系統備え、運転中のポンプ故障を流量低で検知してポンプを自動切換するようにしたので、一過性の事故に対してもポンプ故障に起因する取りこぼしを無くして確実に放出放射能を測定できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、サンプリング電磁弁２２とパージ電磁弁２４の一方が開になったら、もう一方は閉になるように同時に動作するが、実施の形態２では、サンプリング電磁弁２２及びパージ電磁弁２４が開から閉へ切り換わるときに設定した時間遅れて閉になるように遅延回路を制御部３に備えるものである。図４は、実施の形態２における制御部の論理回路を示すものであり、図５は、実施の形態２における電磁弁開閉のタイミングを示すものである。
次に動作について、図５にそって、図４の論理回路の動きを説明する。図４において、オフディレイ回路は、入力が「１」から「０」に変化した場合のみ、設定した時間遅れて出力が出るが、それ以外は、すぐに出力が出るものである。

初期状態とポンプ運転開始のサンプリング時は、実施の形態１と同様なので、説明を省略する。
パージ選択時の場合、サンプリング選択が「０」でパージ選択が「１」となり、ポンプのＯＲ回路の出力「１」とサンプリング選択「０」でＡＮＤ回路の出力が「０」となり、オフディレイ回路の入力が「１」から「０」に変わるので、設定した時間遅れて、オフディレイ回路の出力が「０」となり、オフディレイ回路の出力「０」がＮＯＴ回路で「１」となり、主電源投入「１」とＮＯＴ回路の出力「１」でＡＮＤ回路の出力が「１」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオンで閉になる。従って、サンプリング電磁弁２２は、開から閉に切り換わるときに設定した時間遅れて、閉となる。
ポンプのＯＲ回路の出力「１」とパージ選択「１」でＡＮＤ回路の出力が「１」となり、オフディレイ回路の入力が「０」から「１」に変わるので、すぐにオフディレイ回路の出力が「１」となり、主電源投入「１」とオフディレイ回路の出力「１」でＡＮＤ回路の出力が「１」となり、パージ電磁弁２４は、励磁電源がオンで開となる。

パージ選択後のサンプリング時の場合、サンプリング選択が「１」でパージ選択が「０」となり、ポンプのＯＲ回路の出力「１」とサンプリング選択「１」でＡＮＤ回路の出力が「１」となり、オフディレイ回路の入力が「０」から「１」に変わるので、すぐにオフディレイ回路の出力が「１」となり、オフディレイ回路の出力「１」がＮＯＴ回路で「０」となり、主電源投入「１」とＮＯＴ回路の出力「０」でＡＮＤ回路の出力が「０」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフで開となる。
ポンプのＯＲ回路の出力「１」とパージ選択「０」でＡＮＤ回路の出力が「０」となり、オフディレイ回路の入力が「１」から「０」に変わるので、設定した時間遅れて、オフディレイ回路の出力が「０」となり、主電源投入「１」とオフディレイ回路の出力「０」でＡＮＤ回路の出力が「０」となり、パージ電磁弁２４は、励磁電源がオフで閉になる。従って、パージ電磁弁２４は、開から閉に切り換わるときに設定した時間遅れて、閉になる。

サンプリング時にプラント電源系統に瞬時停電があった場合、瞬時停電中は、主電源投入が「０」となり、サンプリング電磁弁の励磁電源の直前のＡＮＤ回路の出力が「０」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフで開となる。電源復帰時は、瞬時停電直前のサンプリング時と同様に論理回路が動作するので、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフで開となる。従って、サンプリング時は、瞬時停電直前、瞬時停電中、電源復帰時のいずれにおいても、サンプリング電磁弁２２が開の状態を継続する。
パージ選択時にプラント電源系統に瞬時停電があった場合、瞬時停電中は、主電源投入が「０」となり、サンプリング電磁弁の励磁電源及びパージ電磁弁の励磁電源の直前のＡＮＤ回路の出力が「０」となり、サンプリング電磁弁２２は、励磁電源がオフで開、パージ電磁弁２４は、励磁電源がオフで閉となる。電源復帰時は、瞬時停電直前のパージ選択時と同様に論理回路が動作するので、サンプリング電磁弁２２は、設定した時間遅れて、励磁電源がオンで閉、パージ電磁弁２４は、励磁電源がオンで開となる。

以上のように、サンプリング電磁弁２２とパージ電磁弁２４が切り換わるときに両方とも開になるタイミングを設けても、サンプリング中にプラント電源系統に瞬時停電があった場合、瞬時停電直前、瞬時停電中、電源復帰時のいずれにおいても、サンプリング電磁弁２２が開の状態を継続し、電磁弁からポンプまでの測定部４を含む系統に負圧隔離箇所を発生させないことで、電源復帰時に試料ガスの流れに大きな擾乱を発生させないため、流量指示がハンチングして流量低警報が発信してポンプがトリップする問題が発生しなくなり、サンプリング継続という観点で信頼性の高い装置を提供できる。
また、サンプリング電磁弁２２及びパージ電磁弁２４が開から閉へ切り換わるときに設定した時間遅れて閉になるように遅延回路を制御部３に備えたので、経年劣化で電磁弁の動作が鈍くなっても瞬時たりとも閉塞が発生しなくなり、サンプリング継続という観点での信頼性を更に高める効果を奏する。

１ 排気筒
２ サンプリング部
２１ａ、２１ｂ フィルタ系統
２１１ａ、２１１ｂ フィルタ入口弁
２１２ａ、２１２ｂ 試料ガスフィルタ
２１３ａ、２１３ｂ フィルタ出口弁
２２ サンプリング電磁弁
２３ パージフィルタ
２４ パージ電磁弁
２５ 流量計
２６ 圧力計
２７ａ、２７ｂ ポンプ系統
２７１ａ、２７１ｂ ポンプ入口弁
２７２ａ、２７２ｂ ポンプ
２７３ａ、２７３ｂ ポンプ出口弁
３ 制御部
４ 測定部

Claims (2)

1. 原子力プラントの排気中の放射能濃度を測定する放射性ガスモニタにおいて、前記排気を放射能濃度測定部に吸入かつ排出するポンプと、励磁電源がオフのとき開、オンのとき閉となることにより、前記放射能濃度測定部に吸入される前記排気を開閉する電磁弁と、前記放射性ガスモニタの主電源がオフのとき、前記電磁弁の励磁電源がオフとなるように制御する制御部を備えたことを特徴とする放射性ガスモニタ。
2. 前記制御部は、励磁電源をオフからオンに切り換えるときに設定した時間遅れてオンになるように遅延回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の放射性ガスモニタ。

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